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海怪和飛船

漂浮? 飛行? 滑行!

它們在水面上咆哮前行,載著客貨高速行駛,駛入港口時减速。 憑藉非同尋常的外觀,吸引了所有人的注意,結合了飛機和船隻的優點:這就是我們要介紹的地面效應載具。 接下來,我們會瞭解到這些令人興奮的載具,驚歎於它“海怪”般的外觀,探索這些“會飛的船”在物流方面的潜力。

飛機或輪船都可以用於大型水域運輸貨物。 當然,飛機速度快,但也很貴。 船舶價格較低,但速度慢得多。 魚翅熊掌,不可以兼得吧? 可以! 這就是地面效應載具(也稱為“地效翼飛機”)的用武之地。 它們是工程奇迹——一半是船,一半是飛機,利用了深奧的物理原理。 由於地面效應,地面效應載具能够略高於水面處相對輕鬆地滑行,平均效率比同等尺寸的飛機高30-50%,比標準船隻高十倍。
 

利用地面效應

但是,為什麼地面效應載具的水面上飛行高度如此之低呢? 在更高的高度飛行或在水中移動有什麼優勢呢? 利用地面效應時,載具會利用靠近地面的機翼形成的特殊氣流條件。 產生更低阻力、更高升力的現象有二。

第一種現象名為“尾流湍流”效應,起到阻擋作用。 飛機機翼頂部和底部之間的壓力差引發了渦流,在機翼末端形成尾流湍流。 正壓迫使空氣從下側圍繞機翼末端向上流動,從而形成了向下的力,很大一部分空氣阻力來自於此。 但是,這種尾流湍流只能通過空氣傳播,囙此,在地面或水面低空飛行時,會受到阻擋,進而减少阻力,從而减少了推進車輛所需的能量。 在實踐中,這意味著車輛油耗較少。
 

在氣墊之上穿越海洋

第二種現象提供了有利的升力:靠近地面時,空氣被困在機翼表面下,形成一種“空氣流”,使飛機得以滑行。 囙此,提高了動態升力和機翼效率。 這種升力也使地面效應載具比在高空飛行更加經濟。 這兩種效應結合在一起,顯著提高了升阻比。 囙此,這種飛機飛行速度快,同時也節省了燃料。
 

一個全新的創想?

利用地面效應是全新的創想嗎? 並非如此。 長期以來,信天翁等海鳥一直在利用這種效應長距離節省體力和能量。 原則上,每次飛機起飛或降落時,都會發生這種效應——這是一段時間以來,飛機設計師們所熟悉的現象。 但是,地面效應載具是專門設計的,可以利用這種效應,行駛更遠的距離,而且這種載具已經存在了一段時間。 第一種真正的地面效應載具開發於20世紀60年代,主要源自前蘇聯。

裡海怪獸之謎

也許最著名的地面效應載具是“KM”機型(船舶型號的俄語縮寫)。 這架巨型飛機由俄羅斯蘇聯艦艇和飛機設計師羅斯蒂斯拉夫·葉夫根尼耶維奇·阿列克謝耶夫(RostislavEvgenievichAlexeyev)設計於1964年。 它的翼展相對較短,約40米,長100多米,有效載荷280噸,總重量約540噸。 囙此,重量兩倍於當時最重的飛機,這一紀錄直至1988年安-225米莉亞首飛才被打破(最近安-225米莉亞在烏克蘭被毀)。 它配備了十臺噴氣式發動機,其中八臺可以在水面上空飛行後關閉,可以以400-500公里/小時的速度飛越裡海,但速度極其緩慢,難以操縱,導致了轉彎半徑非常大。 更重要的是,無法在天氣或海洋情况惡劣時使用。

從軍事角度來看,除了速度和有效載荷之外,它還有另一項優勢,即飛行過程中無吃水深度。 這意味著,敵艦的聲納系統無法探測到它,同時,由於低空飛行,也低於當時的雷達系統可探測高度。

西方情報部門將他們在20世紀60年代的衛星照片上發現的這艘未知海洋載具命名為“裡海怪獸”,最初感到很困惑。 鐵幕倒塌之後,公開了更多的資訊,在西方專家中引發了一輪熱潮。
 

未來的召喚

20世紀70年代,西方也設計、測試並改進了純地面效應載具。 特別是在德國,雖然規模要小得多,但碩果累累。 同時,人們對這種載具的興趣有所消减,但最近,一部分公司採取了行動,以迎合當今的需求。 除了德國的“海隼”和韓國的“翼船”機型以外,新加坡的“飛魚8”機型是另一種將地面效應載具投入實際使用的嘗試。 德國工程師岡瑟·喬格(GüntherJörg)在20世紀70年代製造了“串聯翼型Flairboat”機型相關的諸多原型,也推出了全新的設計機型。

海運還是空運?

這些“會飛的船”擁有許多優勢,囙此,人們開始它在關注運輸貨物方面的優勢:速度比船舶快,油耗低,使其平均比同類飛機節省30-50%。 基礎設施要求類似於船隻,囙此,地面效應載具歸類為船舶。 地效翼飛機不需要降落帶,也不受任何夜間飛行禁令限制。 通過這種管道,可以將貨物快速、廉價地運送到世界各地的沿海地區,可能成為一種支線運輸管道。

一家雄心勃勃的公司已經在努力實現這一願景,甚至有了無人駕駛模型。 總部位於美國的Flying Ship Technologies公司於2021年“收到”了首筆大型飛行載具訂單。 將於2024年前,向一家歐洲跨國公司交付20輛載具,價格約為1億美元。 這可能是朝著貨運的未來邁出的第一步,最初規模相對較小,但仍令人印象深刻。 無論如何,從一開始就達到與安-124或A-380相同的運輸能力從來不在計畫目標之內。
 

無人駕駛的“會飛的船”

這種“會飛的船”設計目的並不在於尺寸,而在於機動性、速度和效率,其基本版採用電動機驅動,航程約為550公里(300海裡),載貨量為1.2噸。 未來版本預計將採用替代綠色驅動科技,將航程延長至約1800公里(1000海裡),有效載荷增至2.7噸。 公司未打算將這些模型作為“大型運輸載具”,而是打算用於將較小的剛需貨物運輸到偏遠地區,例如加勒比海或人口稀少的群島。

無論是島嶼計程車、渡輪還是貨運,潜在的應用十分廣泛,對於未來,地面效應載具會走多遠,我們拭目以待。

大放异彩的“會飛的船”